第二章：全站仪的基本操作
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第二章：全站仪的基本操作
• 全站仪的概述
• •
全站仪是精密机械、光电技术、计算机技 术发展的产物，是各工程单位进行测量任务的主 要仪器，同时能够测量角度和距离。
•
南方全站仪
索佳全站仪
徕卡全站仪
全站仪的结构
• • • • • • • •
• 全站仪一些基本功能 1、观测原始数据： （a）水平角和竖直角 （b）斜距 2、测量间接数据： （a）平距、坐标 （b）高差、高程 （c）施工放样数据
•坐标测量模块
• 全站仪可以测量点的坐标，包括二维坐标 （X、Y）和三维坐标（X、Y、Z）。 • 全站仪中三维坐标又称为N（north）、E （east）、Z（zenith）。
•
1、待测点二维坐标（X、Y）的算法：
X 待测点 X 测站点 +S斜距 cos 竖直角 cos 瞄准读数 Y待测点 Y测站点 +S斜距 cos 竖直角 sin 瞄准读数
•
• •
V（vertical）表示竖盘读数，注意竖盘读数 不是竖直角。 • H（horizontal）表示水平度盘读数。HR表 示水平度盘读数顺指针（右转）增加，HL表示水 平度盘读数逆指针（左转）增加。一般设置成 HR。 • 注意：HL、HR并不代表盘左盘右。
• •
斜率V%=（高差/平距）*100% 我们测量那两个点之间的距离，需要进行 棱镜常数（PSM）的设置，在棱镜的后面有“0 OFFSET”、“-30 OFFSET”、棱镜常数“0.5 ”、 “17.5”的标注。
2、待测点三维坐标的算法： 在二维坐标的基础上增加了Z坐标：
Z待测点 v棱镜高 S斜距 sin 竖直角 Z已知点 +i仪器高 Z待测点 Z已知点 +S斜距 sin 竖直角 i仪器高 v棱镜高
测站点坐标使用默认值，或根据自己的 需要输入坐标值。 • 如果需要测量未知点的三维坐标时，需 要量取全站仪的高度和棱镜的高度。 • 全站仪的高度是从测站点到仪器中心 （横轴中心）的垂直距离。 •
当x AB 0, 且y AB 0时(第四象限)， AB =2 actan 当x AB =0, 且y AB 0时， AB = 当x AB =0, 且y AB
2 3 0时， AB = 2
•
测站点A到放样点C方向的坐标方位角β 仍可以根据前页公式求出。 BAC理论值 AC - AB
•
下面是检测测站点和后视点稳定性的算法： • 已知测站点A的坐标（XA， YA ）和后视点B （ XB ， YB ）的坐标，可以求出AB两点的水平距离：
•
2 2 S AB = x AB x AB
•
•
测量的水平距离：S平距=S斜距*cosα 要求：|S测量-SAB|≤限差值
x AB X B X A
若 BAC理论值 0, BAC理论值 360 S AC理论值 = ( X C X A ) 2 (YB YA ) 2
AC
• •
瞄准棱镜时，水平度盘读数与AB方位角 差值可以得到βBAC测量值、距离的读数为SAC 测量值，根据全站仪屏幕上的测量值与理论 值的差值指挥持镜人员移动放样，直至符合 限差的要求。
• 放样测量模块
•
• • •
放样测量前，需要计算出放样点的坐标。 还需要知道两个及以上通视点的二维或 三维坐标值，作为测站点和后视点。
• •
瞄准后视点，选择“照准”或“设置” 或“定向”，仪器自动将当前度盘的读数配置为 两个点的方位角,或者人工输入方位角。 • 瞄准后视点进行距离测量可以检验点的稳 定性。
补充：全站仪的标称精度：a+b ppm a：固定误差 b：比例误差 • ppm（part per million）：百万分之一
•
• • •
“SD”（slant distance）：斜距 “HD”（horizontal distance）：平距 “VD”（vertical distance）：高差
HD =SD * cos 竖直角 VD SD *sin 竖直角
• •
测量待测点的高程的原理在坐标功能模块 中讲解。
• •
精密测量中，应当计算多个测回的竖直角 和斜距的平均值，根据下式求取平距；而不能根 据竖直角和斜距计算平距的平均值。
S平距 =S斜距 *cos 竖直角
• •
测量时，要求：十字丝和棱镜可以通过调 焦螺旋变得清晰，十字丝交心应当瞄准棱镜的中 心。 • 当然，具有ATR（Auto Targets Recognition） 功能的全站仪大致瞄准即可，但必须保证视野内 棱镜的唯一性。
竖直角 y AB
YB YA
• 下面是确定测站点A至后视点B的方位角的算 法：（β AB为AB方向方位角）
当x AB 0, 且y AB 0时(第一象限)， AB =actan y AB x AB y AB x AB y AB x AB y AB x AB 当x AB 0, 且y AB 0时(第二象限)， AB = actan 当x AB 0, 且y AB 0时(第三象限)， AB = actan
•
•
大部分的全站仪能够对倾斜（轴）进行补 偿，可以设置成“开”、“关”。精密测量中尽 量不要用，研究表明补偿整平的精度低于手动精 确整平的精度。
•准备工作
• • 测量前，别忘了给电池充电。 测量开始后，应当先建立项目文件，存放 测量数据；进行其他的相关的设置，后面会讲到。
•角度测量
角度89.23345表示89º23′34.5"；表示角度 时，89.23645不是习惯上的表达方法。 • 全站仪测量角度的方法，等同于经纬仪测 量角度的方法。一些操作有：“置盘”、“置 零”、“锁定”。 • 科技的进步使测量工作趋于简单化，比如 “置盘”的操作。 •
•全站仪的开机与关机
• • • • 开机键： ，或者是“ON”；
百度文库关机键： ，或者是“OFF”,或者提示 关机“OFF”的两个键同时按下；有的全站仪可 以设置成自动关机。
•全站仪的基本操作
像经纬仪一样，在测站点上对中整平，根 据需要在目标点上安置棱镜。 • 对中的方法有光学对中和激光对中，偏差 不大于2mm； • 整平后，照准部旋转到任何方向水准管偏 差：1"级不大于2格，2"不大于1格。 •
•距离的测量
•
距离的测量受到外界环境的影响，所以精 密的距离测量需要对气温、气压进行设置。 • 设置项中的“PPM”是通过气温、气压计 算得到的距离改正项，不需要人为设置。 •
•
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• • • •
一些全站仪具备精密测量、多次精测、免 棱镜测量、跟踪棱镜测量的功能，使用相应模式 时可能需要对应的设置。
• 全站仪的概述
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全站仪是精密机械、光电技术、计算机技 术发展的产物，是各工程单位进行测量任务的主 要仪器，同时能够测量角度和距离。
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南方全站仪
索佳全站仪
徕卡全站仪
全站仪的结构
• • • • • • • •
• 全站仪一些基本功能 1、观测原始数据： （a）水平角和竖直角 （b）斜距 2、测量间接数据： （a）平距、坐标 （b）高差、高程 （c）施工放样数据
•坐标测量模块
• 全站仪可以测量点的坐标，包括二维坐标 （X、Y）和三维坐标（X、Y、Z）。 • 全站仪中三维坐标又称为N（north）、E （east）、Z（zenith）。
•
1、待测点二维坐标（X、Y）的算法：
X 待测点 X 测站点 +S斜距 cos 竖直角 cos 瞄准读数 Y待测点 Y测站点 +S斜距 cos 竖直角 sin 瞄准读数
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V（vertical）表示竖盘读数，注意竖盘读数 不是竖直角。 • H（horizontal）表示水平度盘读数。HR表 示水平度盘读数顺指针（右转）增加，HL表示水 平度盘读数逆指针（左转）增加。一般设置成 HR。 • 注意：HL、HR并不代表盘左盘右。
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斜率V%=（高差/平距）*100% 我们测量那两个点之间的距离，需要进行 棱镜常数（PSM）的设置，在棱镜的后面有“0 OFFSET”、“-30 OFFSET”、棱镜常数“0.5 ”、 “17.5”的标注。
2、待测点三维坐标的算法： 在二维坐标的基础上增加了Z坐标：
Z待测点 v棱镜高 S斜距 sin 竖直角 Z已知点 +i仪器高 Z待测点 Z已知点 +S斜距 sin 竖直角 i仪器高 v棱镜高
测站点坐标使用默认值，或根据自己的 需要输入坐标值。 • 如果需要测量未知点的三维坐标时，需 要量取全站仪的高度和棱镜的高度。 • 全站仪的高度是从测站点到仪器中心 （横轴中心）的垂直距离。 •
当x AB 0, 且y AB 0时(第四象限)， AB =2 actan 当x AB =0, 且y AB 0时， AB = 当x AB =0, 且y AB
2 3 0时， AB = 2
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测站点A到放样点C方向的坐标方位角β 仍可以根据前页公式求出。 BAC理论值 AC - AB
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下面是检测测站点和后视点稳定性的算法： • 已知测站点A的坐标（XA， YA ）和后视点B （ XB ， YB ）的坐标，可以求出AB两点的水平距离：
•
2 2 S AB = x AB x AB
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测量的水平距离：S平距=S斜距*cosα 要求：|S测量-SAB|≤限差值
x AB X B X A
若 BAC理论值 0, BAC理论值 360 S AC理论值 = ( X C X A ) 2 (YB YA ) 2
AC
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瞄准棱镜时，水平度盘读数与AB方位角 差值可以得到βBAC测量值、距离的读数为SAC 测量值，根据全站仪屏幕上的测量值与理论 值的差值指挥持镜人员移动放样，直至符合 限差的要求。
• 放样测量模块
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放样测量前，需要计算出放样点的坐标。 还需要知道两个及以上通视点的二维或 三维坐标值，作为测站点和后视点。
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瞄准后视点，选择“照准”或“设置” 或“定向”，仪器自动将当前度盘的读数配置为 两个点的方位角,或者人工输入方位角。 • 瞄准后视点进行距离测量可以检验点的稳 定性。
补充：全站仪的标称精度：a+b ppm a：固定误差 b：比例误差 • ppm（part per million）：百万分之一
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• • •
“SD”（slant distance）：斜距 “HD”（horizontal distance）：平距 “VD”（vertical distance）：高差
HD =SD * cos 竖直角 VD SD *sin 竖直角
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测量待测点的高程的原理在坐标功能模块 中讲解。
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精密测量中，应当计算多个测回的竖直角 和斜距的平均值，根据下式求取平距；而不能根 据竖直角和斜距计算平距的平均值。
S平距 =S斜距 *cos 竖直角
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测量时，要求：十字丝和棱镜可以通过调 焦螺旋变得清晰，十字丝交心应当瞄准棱镜的中 心。 • 当然，具有ATR（Auto Targets Recognition） 功能的全站仪大致瞄准即可，但必须保证视野内 棱镜的唯一性。
竖直角 y AB
YB YA
• 下面是确定测站点A至后视点B的方位角的算 法：（β AB为AB方向方位角）
当x AB 0, 且y AB 0时(第一象限)， AB =actan y AB x AB y AB x AB y AB x AB y AB x AB 当x AB 0, 且y AB 0时(第二象限)， AB = actan 当x AB 0, 且y AB 0时(第三象限)， AB = actan
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大部分的全站仪能够对倾斜（轴）进行补 偿，可以设置成“开”、“关”。精密测量中尽 量不要用，研究表明补偿整平的精度低于手动精 确整平的精度。
•准备工作
• • 测量前，别忘了给电池充电。 测量开始后，应当先建立项目文件，存放 测量数据；进行其他的相关的设置，后面会讲到。
•角度测量
角度89.23345表示89º23′34.5"；表示角度 时，89.23645不是习惯上的表达方法。 • 全站仪测量角度的方法，等同于经纬仪测 量角度的方法。一些操作有：“置盘”、“置 零”、“锁定”。 • 科技的进步使测量工作趋于简单化，比如 “置盘”的操作。 •
•全站仪的开机与关机
• • • • 开机键： ，或者是“ON”；
百度文库关机键： ，或者是“OFF”,或者提示 关机“OFF”的两个键同时按下；有的全站仪可 以设置成自动关机。
•全站仪的基本操作
像经纬仪一样，在测站点上对中整平，根 据需要在目标点上安置棱镜。 • 对中的方法有光学对中和激光对中，偏差 不大于2mm； • 整平后，照准部旋转到任何方向水准管偏 差：1"级不大于2格，2"不大于1格。 •
•距离的测量
•
距离的测量受到外界环境的影响，所以精 密的距离测量需要对气温、气压进行设置。 • 设置项中的“PPM”是通过气温、气压计 算得到的距离改正项，不需要人为设置。 •
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一些全站仪具备精密测量、多次精测、免 棱镜测量、跟踪棱镜测量的功能，使用相应模式 时可能需要对应的设置。